Исследователи из Индийского научного института (IISc) в Бангалоре совершили значительный прорыв, разработав неинвазивный метод измерения уровня глюкозы в крови, который потенциально может стать альтернативой традиционному тестированию с помощью иглы. Это инновационное решение, разработанное кафедрой приборостроения и прикладной физики, использует фотоакустическое зондирование для определения концентрации глюкозы без повреждения кожи.
Новый метод заключается в направлении лазерного луча на ткань, который вызывает небольшой нагрев (менее 1°C), генерируя ультразвуковые волны. Эти волны, создаваемые молекулярными колебаниями, затем измеряются с помощью высокочувствительных детекторов. Каждая молекула обладает уникальным «отпечатком пальца» благодаря своим свойствам поглощения света на различных длинах волн, что позволяет точно определять уровень глюкозы.
Ключевым моментом исследования была хиральная природа глюкозы, которая влияет на вращение поляризованного света. Ученые обнаружили, что изменение ориентации поляризованного света в растворах глюкозы приводит к измеримым изменениям интенсивности излучаемых звуковых волн, что легло в основу этого нового метода обнаружения.
Джая Пракаш, доцент IISc и автор-корреспондент исследования, опубликованного в журнале Science Advances, подчеркнула: «Мы еще не до конца понимаем, почему акустический сигнал меняется, когда мы меняем состояние поляризации. Однако мы установили четкую корреляцию между концентрацией глюкозы и интенсивностью акустического сигнала на определенных длинах волн».
Исследовательская группа продемонстрировала почти клиническую точность в оценке концентрации глюкозы в различных средах, включая воду, растворы сыворотки и срезы тканей животных. Кроме того, было проведено пилотное исследование для мониторинга уровня глюкозы в крови здоровых участников до и после приема пищи в течение трех дней, которое дало многообещающие результаты.
Аспирант Свати Падманабхан, первый автор исследования, отметил: «В настоящее время наш лазерный источник требует генерации очень малых наносекундных импульсов, что делает установку дорогостоящей и громоздкой. Следующий шаг — сделать ее более компактной и доступной».
Исследователи подчеркнули, что звуковые волны в организме ведут себя более предсказуемо, чем свет, что позволяет проводить более четкие и точные измерения в более глубоких слоях тканей. Помимо мониторинга уровня глюкозы, этот подход позволяет обнаруживать другие хиральные молекулы, регулируя длину волны лазера. Примечательно, что команда успешно определила концентрацию напроксена, широко используемого обезболивающего средства, в растворе этанола, что подчеркивает более широкое применение этого метода в диагностике и здравоохранении.
